Слияния нейтронных звезд прольют свет на природу кварковой материи
За последнее десятилетие нейтронные звезды и их слияния стали для физиков главной «лабораторией» для изучения взаимодействий в плотной кварковой материи. Ученые довольно далеко продвинулись в понимании процессов внутри самих нейтронных звезд. Но что происходит с материей, когда такие звезды сливаются? Ученые нашли способ это смоделировать.
Нейтронные звезды — массивные и компактные остатки старых звезд, которые образуются после вспышки сверхновой. В двойных звездах порой оба светила превращаются в нейтронные звезды. Иногда их остатки сближаются и сливаются, создавая мощные гравитационные волны. От близкого гравитационного взаимодействия друг с другом звезды нагреваются, форма их искривляется, материя внутри сжимается еще больше. В таких экстремальных условиях протоны и нейтроны распадаются, образуя кварковую материю. Кстати, по расчетам, с вероятностью 80-90 процентов такая материя есть и внутри «спокойных» нейтронных звезд. И пока исследователи не понимают, как работать с этой материей даже в рамках теоретических расчетов.
Астрофизикам важно понимать, как ведет себя кварковая материя на последнем этапе слияния двух нейтронных звезд, чтобы правильно расшифровывать гравитационные волны от таких событий.
«Для теоретиков описание слияний нейтронных звезд — крайне сложная задача, потому что, исходя из опыта, все традиционные теоретические методы так или иначе ломаются в этих экстремальных, зависящих от времени системах», — объяснил профессор Алекси Вуоринен (Aleksi Vuorinen) из Хельсинкского университета (Финляндия).
Чтобы расшифровать гравитационные волны, нужны точные модели слияний нейтронных звезд. Для создания этих моделей необходимы формулы диссипации (рассеяния) и распределения энергии в материи нейтронной звезды в таких экстремальных условиях. Их главный коэффициент — объемная вязкость, описывающая потери энергии в системе, плотность в которой регулярно меняется, то есть материя в ней сжимается и разжимается. Именно это происходит с кварковой материей внутри близко кружащихся нейтронных звезд.
Объемная вязкость кварковой материи сильно зависит от взаимодействий между кварками. Тем не менее разброс значений тут меньше, чем между кварковой и ядерной материей. Значит, по объемной вязкости можно выявлять образование кварковой материи в слияниях нейтронных звезд.
В новой работе, опубликованной в Physical Review Letters, ученые вывели объемную вязкость кварковой материи по двум теориям: голографической дуальности и теории возмущений. В первой метод не позволяет напрямую описать кварковую материю, зато он работает на модели с почти теми же свойствами. Вторая теория как раз работает с кварковой материей, но только когда та находится в еще более плотном состоянии, чем в нейтронных звездах.
Авторы работы определили термодинамический отклик кварковой материи на изменения в соотношениях ароматов кварков. Оказалось, что внутри нейтронных звезд (в диапазоне их температур и плотностей) именно взаимодействия и изменения ароматов кварков определяют зависимость кварковой материи от температуры. По этим теоретическим расчетам исследователи вывели формулу объемной вязкости для кварковой материи.
Важно, что две рассмотренные учеными теории дали схожие формулы. Так удалось подтвердить, что пик объемной вязкости кварковой материи происходит при более низких температурах, чем у ядерной материи. Полученные формулы позволят создать точные модели слияния нейтронных звезд.
«Также эти выводы помогут интерпретировать результаты наблюдений. Мы можем, к примеру, найти эффекты вязкости в будущих данных по гравитационным волнам, и их отсутствие покажет нам, что в слиянии нейтронных звезд образовалась кварковая материя», — объяснил Нико Джокело, один из авторов новой работы.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователям удалось обнаружить у побережья филиппинского острова Лусон останки «Хофуку Мару» — печально известного японского плавучего концлагеря, подорванного торпедой союзников в 1944 году. Затонувший корабль стал братской могилой более чем для тысячи военнопленных, находившихся на борту.
Ученые впервые объединили головной мозг и аналог спинного мозга плодовой мушки в общую трехмерную карту. Результаты показали, как голова и тело обмениваются сигналами. Анализ сети помог выявить распределенную систему контроля: базовыми движениями насекомого руководили местные группы нейронов, тогда как мозг играл лишь роль координатора.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии